Famille des adhérences focales

Parmi les deux familles précédemment citées, la famille des adhérences focales est celle qui a été la plus étudiée et donc la mieux caractérisée. Elle regroupe différentes structures qui dérivent les unes des autres et qui sont, dans l'ordre de maturation, les adhésions naissantes, les complexes focaux, les adhérences focales et les adhérences fibrillaires. La première étape consiste à activer les intégrines pour établir un contact avec la ECM au niveau du front de migration (adhésion naissante) avant d'appliquer une force de tension (complexe focal), puis d'induire un regroupement plus large d'intégrine (adhérence focale) afin de procéder à une réorganisation de la matrice extracellulaire (adhérence fibrillaire). Ainsi, les structures d'adhésion sont un continuum/maturation de la structure préexistante

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Figure 1.13 : Eléments structuraux de l’adhésion cellulaire.

Les adhésions naissantes sont localisées au niveau des lamellipodes tandis que les complexes focaux sont localisés au niveau de la zone de transition située entre le lamellipode et la lamella. Les adhésions focales sont localisées au niveau du corps cellulaire. Ces structures d’adhésion sont un continuum et, à chaque étape, elles peuvent soit maturer vers la structure suivante ou se dissocier. Les caractéristiques principales de chaque structure d’adhésion sont indiquées et associées à un schéma. Illustration par Jonathan Bergeman.

5.1.1 Adhésion naissante

Les adhésions naissantes sont les premières à apparaître au niveau du front de migration dans les lamellipodes, une protusion membranaire en forme de feuillet composée d'un réseau d'actine dense et ramifié dû à l'activité du complexe Arp2/3 128_{. Leur vitesse de}

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Cela laisse suggérer qu'elles sont physiquement liées au réseau d'actine ramifié et que la dépolymérisation de ce dernier conduit à leur dissociation 129,130_{. Elles sont de petites tailles}

(0.2 µm²) avec une durée de vie courte puisqu’elle est d’environ 80 secondes 129_{. Une petite}

fraction de ces structures peut cependant maturer en complexe focal. La formation des adhésions naissantes est indépendante de l'activité de la myosine II. Cependant, leur maturation nécessitera l'activation de cette dernière 129_{. Elles sont composées de trois à six}

intégrines qui interagissent avec la ECM, mais également des protéines kindline-2, vinculine, paxilline, FAK (Focal adhesion kinase) et taline 129,131–133. Le recrutement de la kindline-2 et de la taline permettent l'activation des intégrines afin d'accroître leur affinité pour la matrice extracellulaire coopérant ainsi pour établir l'adhésion cellulaire 134_.

Cependant, le recrutement de la taline est indépendant de sa liaison aux intégrines, mais nécessite la présence de FAK 135_{. Cette présence est assurée par la kindline-2 qui, associée}

à la paxilline, recrute FAK 136_{. De plus, il a été montré récemment que le complexe kindline-}

2/paxilline est nécessaire à l'activation de Rac1 et que la kindline-2 est associée au complexe Arp2/3 permettant son recrutement aux adhésions naissantes favorisant la formation des lamellipodes et donc des nouvelles adhésions naissantes via son activation par Rac1 137_{. Par le recrutement de ces complexes, les protrusions de la membrane}

cellulaire sont donc de nouveaux induites et les intégrines sont reliées au cytosquelette d'actine qui appliquent des forces de tension aux adhérences naissantes.

5.1.2 Complexe focal

Le complexe focal est la première étape de maturation des adhésions naissantes. Cette structure est particulièrement abondante dans les cellules qui expriment Rac1 activé 87_.

Lorsque les adhésions naissantes arrivent à la jonction entre le lamellipode et la lamella, une partie de ceux-ci mature en complexe focal. Cette jonction correspond à une zone de dépolymérisation de l'actine ramifié et de réorganisation en faisceaux contractiles 127,138_{. Les}

complexes focaux diffèrent des adhésions naissantes par une taille légèrement plus grande, puisqu’elles mesurent 1 µm de diamètre, par une durée de vie plus longue de l’ordre de plusieurs minutes et par leur localisation. Cette maturation est effectuée par les protéines recrutées lors de la formation des adhésions naissantes en association avec les fibres d'actomyosine qui comprennent la myosine II et l'α-actinine 129_{. La nécessité de la myosine}

II pour la maturation vers le complexe focal n'est pas liée à la capacité contractile de cette dernière, mais plutôt à sa fonction de réticulation de l'actine 139_{. Ainsi, leur composition est}

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proche des adhésions naissantes et il s'agit d'une structure de transition vers l'adhésion focale avec l'ébauche d'un faisceau contractile 130_.

5.1.3 Adhérence focale

Les adhérences focales, ou plaques d'adhérence, sont les structures d'adhésion les mieux caractérisées. Identifiées en 1971 par microscopie électronique, elles l'ont été in vivo en 1997 à la jonction cellule-matrice140,141_{. Il s'agit de structures allongées d'environ 5 µm² qui}

sont localisées à l'extrémité des faisceaux contractiles en périphérie au niveau de la cellule. Elles ont une longue durée de vie, entre 30 et 90 minutes 127_{. Leur formation est stimulée}

par RhoA72 _{qui agira tant au niveau de mDia1 que de ROCK} 92,95_{. Cela aura pour but, d'une}

part, de favoriser la nucléation de l'actine au travers de l'activité de mDia1 et, d'autre part, d'activer ROCK pour permettre la contraction et la stabilité des fibres d'actine, en activant la myosine II. La tension des fibres d'actine favorisera, par le fait même, le regroupement des intégrines et la maturation des adhérences focales 142,143_{. Ces dernières pourront soit}

maturer vers les adhérences fibrillaires ou alors se dissocier. 5.1.4 Adhérence fibrillaire

Les adhérences fibrillaires sont la dernière étape de maturation de la famille des adhérences focales. Ces structures, absentes dans les cellules en migration, ne sont observées qu’au niveau de la matrice extracellulaire composée de fibronectine et participent à son remodelage au travers d'un processus appelé fibrillogénèse. Ce processus correspond à l'assemblage de molécules de fibronectine entre-elles sous l'action de la tension générée par les intégrines 144_{. En effet, ces adhérences dérivant des adhérences focales sont liées}

à une translocation des intégrines vers le corps cellulaire. Cela en fait une structure centrale contrairement aux adhérences focales qui sont périphériques. Cette translocation est dépendante de l'action de la myosine II à travers l'activation de ROCK. Il s'agit d’une structure riche en tensine, mais pauvre en taline, paxilline et α-actinine 144–146_.

5.2 Les invadosomes

Les cellules hautement migratrices et invasives sont capables de former des structures d'adhérence de type invadosomes. La famille des invadosomes regroupe les podosomes et les invadopodes qui sont associés à la dégradation de la matrice extracellulaire et à l'invasion cellulaire 121,122,147_{. Les invadopodes sont retrouvés dans des conditions}

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sont observés en condition physiologique et ce, principalement dans les cellules issues de la lignée monocytaire (macrophages, cellules dendritiques) 148_{. Il s’agit de structures qui}

s'orientent perpendiculairement à la surface de contact entre la cellule et la matrice extracellulaire. Ces structures riches en actine sont associées à une forte dégradation de la matrice extracellulaire liée à la sécrétion de MMPs. Elles sont composées d'un coeur d'actine (colonne) enrichie de protéines régulatrices d'actine telles que le complexe Arp2/3. Ce coeur est entouré par un anneau de protéines associées à l'actine qui sont les mêmes que celles qui sont retrouvées au niveau des points focaux d'adhésion. On retrouve donc les intégrines, la taline, la vinculine et la paxilline. Les invadosomes peuvent s'organiser sous forme individuelle, d'agrégats, de rosettes ou de structures linéaires 149_{. Enfin, la taille}

des invadosomes, leur nombre et leur durée de vie sont hautement variables et dépendent fortement du type cellulaire et du microenvironnement 149_.

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Étalement cellulaire

Tout comme la migration cellulaire, l'étalement cellulaire fait intervenir un processus multi- étapes. Il implique la formation de protrusions et de nouvelles structures d'adhérence ainsi que le renouvellement et la maturation de ces dernières. Les cellules réorganisent donc leur cytosquelette au cours de ce processus qui est hautement dynamique et rapide. Le changement morphologique est visible puisqu'il y a une nette augmentation de la surface de contact entre la cellule et la matrice extracellulaire, un aplatissement du corps cellulaire et une augmentation totale de la surface de la membrane plasmique. La rigidité du support influence directement l'étalement cellulaire. Plus le support est rigide, plus la cellule s'étale, ce qui s'accompagne également d'une augmentation du nombre et de la taille des structures d'adhérence 150_.

6.1 Les étapes de l'étalement cellulaire